Weltraumteleskope beobachten Trümmerwolken von Asteroidenkollision

Komposit aus UVOT-Daten (Kreis) und Aufnahmen des Sky Survey (NASA/Swift/DSS/D. Bodewits (UMD))
Komposit aus UVOT-Daten (Kreis) und Aufnahmen des Sky Survey (NASA/Swift/DSS/D. Bodewits (UMD))

Ende letzten Jahres registrierten Astronomen, dass ein Asteroid namens Scheila unerwartet heller wurde und kurzlebige Staubschwaden abstieß. Daten des NASA-Satelliten Swift und des Weltraumteleskops Hubble zeigten, dass diese Veränderungen wahrscheinlich auftraten, nachdem Scheila von einem deutlich kleineren Asteroiden getroffen wurde.

“Kollisionen zwischen Asteroiden verursachen Gesteinsfragmente, von feinem Staub bis riesigen Brocken, die auf Planeten und ihren Monden einschlagen”, sagte Dennis Bodewits, ein Astronom an der University of Maryland in College Park und leitender Autor der Swift-Studie. “Dies ist das erste Mal, dass wir in der Lage waren, eine [Kollision] nur Wochen nach ihrem Auftreten zu sehen, lange bevor die Hinterlassenschaften verschwinden.”

Asteroiden sind Gesteinsfragmente, die nach gängiger Meinung Trümmer aus der Bildung und Entwicklung des Sonnensystems von annähernd 4,6 Milliarden Jahren darstellen. Millionen von ihnen umkreisen die Sonne zwischen Mars und Jupiter im Hauptasteroidengürtel. Scheila durchmisst etwa 112 Kilometer und umkreist die Sonne alle fünf Jahre.

“Die Hubble-Daten werden am einfachsten durch den Einschlag eines zuvor unbekannten Asteroiden von 30 Metern Durchmesser erklärt, der mit circa 17.700 Kilometern pro Stunde aufschlug”, sagte David Jewitt, der Leiter des Hubble-Teams von der University of California in Los Angeles. Hubble konnte keine separaten Kollisionsfragmente beobachten, bis es 2009 die ersten identifizierte Asteroidenkollision mit P/2010 A2 entdeckte.

Die Studien werden in der Ausgabe vom 20. Mai der The Astrophysical Journal Letters erscheinen und sind online verfügbar.

Astronomen ist seit Jahrzehnten bekannt, dass Kometen eishaltiges Material enthalten, das ausbricht, wenn es von der Sonne erwärmt wird. Sie betrachteten Asteroiden als inaktive Felsen, deren Schicksale, Oberflächen, Formen und Größen durch gegenseitige Einschläge bestimmt wurden. Allerdings wurde dieses einfache Bild während der letzten Jahre komplizierter.

In bestimmten Bereichen ihrer Umlaufbahnen entwickeln einige Objekte, die als Asteroiden klassifiziert wurden, ganz klar kometenartige Merkmale, die für viele Monate andauern können. Andere zeigen viel kürzere Ausbrüche. Eishaltige Materialien könnten gelegentlich freigesetzt werden, entweder durch interne geologische Prozesse oder durch einen externen Prozess wie einen Einschlag.

Das Hubble Space Telescope fotografierte (596) Scheila am 27. Dezember 2010, als der Asteroid etwa 350 Millionen Kilometer entfernt war. Scheila ist in dieser Aufnahme überbelichtet, um die schwachen Staubwolken zu enthüllen. Der Asteroid ist von einer C-förmigen Staubwolke umgeben und zeigt einen geraden Staubschweif im sichtbaren Licht. (NASA/ESA/D. Jewitt (UCLA))
Das Hubble Space Telescope fotografierte (596) Scheila am 27. Dezember 2010, als der Asteroid etwa 350 Millionen Kilometer entfernt war. Scheila ist in dieser Aufnahme überbelichtet, um die schwachen Staubwolken zu enthüllen. Der Asteroid ist von einer C-förmigen Staubwolke umgeben und zeigt einen geraden Staubschweif im sichtbaren Licht. (NASA/ESA/D. Jewitt (UCLA))

Am 11. Dezember 2010 zeigten Aufnahmen des Catalina Sky Survey der University of Arizona, einem Projekt des Near Earth Object Observations Program der NASA, dass Scheila doppelt so hell wie erwartet, und in ein schwaches kometenartiges Leuchten eingehüllt war. Nach Durchsicht der archivierten Aufnahmen des Survey leiteten Astronomen ab, dass der Ausbruch zwischen dem 11. November und dem 3. Dezember begann.

Drei Tage nachdem der Ausbruch registriert worden war, machte das Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT) des Swift-Satelliten mehrere Aufnahmen und ein Spektrum des Asteroiden. Ultraviolettes Sonnenlicht spaltet Gasmoleküle in der Umgebung von Kometen auf; Wasser wird beispielsweise in Hydroxyl und Wasserstoff gespalten. Aber keine der Emissionen, die häufig in Kometen identifiziert werden, wie Hydroxyl oder Dicyan, zeigten sich im UVOT Spektrum. Die Abwesenheit von Gas in der Umgebung Scheilas brachte das Swift-Team dazu, Szenarios zu verwerfen, in denen freigesetztes Eis für die Aktivität in Betracht gezogen wurde.

Bilder zeigten, dass der Asteroid im Norden von einer hellen Staubfahne und im Süden von einer schwächeren flankiert wurde. Die beiden Staubfahnen entstanden, als kleine Staubpartikel durch den Einschlag herausgeschleudert wurden und das Sonnenlicht sie von dem Asteroiden wegdrückte. Hubble beobachtete die schwächer werdende Staubwolke am 27. Dezember 2010 und am 4. Januar 2011.

Die zwei Teams fanden heraus, dass die Beobachtungen am besten durch eine Kollision mit einem kleinen Asteroiden erklären lassen, der Scheilas Oberfläche unter einem Winkel von weniger als 30 Grad traf und einen Krater von rund 300 Metern Durchmesser hinterließ. Laborexperimente zeigen, dass ein direkterer Treffer wahrscheinlich nicht zwei eigenständige Staubfahnen erzeugt hätte. Die Forscher schätzten, dass der Aufprall mehr als 660.000 Tonnen Staub ausgeworfen hat – ungefähr die doppelte Masse des Empire State Building.

“Die Staubwolke um Scheila könnte 10.000 Mal schwerer sein als diejenige, die vom Kometen 9P/Tempel 1 während der Deep Impact Mission der NASA freigesetzt wurde”, sagte Co-Autor Michael Kelley, ebenfalls von der University of Maryland. “Kollisionen erlauben es uns, in Kometen und Asteroiden hineinzublicken. Das von Deep Impact ausgeworfene Material enthielt viel Eis und die Abwesenheit von Eis in Scheilas Innenleben zeigt, dass das Objekt untypisch für Kometen ist.”

Das Goddard Space Flight Center in Greenbelt (Maryland) betreibt Hubble und Swift. Hubble wurde in Partnerschaft mit der European Space Agency (ESA) gebaut und wird gemeinsam betrieben. Die wissenschaftlichen Operationen für beide Missionen beinhalten Beiträge von vielen nationalen und internationalen Partnern.

Quelle: http://www.nasa.gov/topics/universe/features/asteroid-collision.html

(THK)

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